一種用于重油催化裂解制低碳烯烴試驗研究的固定流化床反應器制造技術

本實用新型專利技術涉及一種重油高溫催化裂解試驗研究的固定流化床反應器，主要解決現有的固定流化床不適用于重油高溫裂解的問題。其特征在于，反應器殼體從上至下依次為沉降段(M)、反應段(N)和分散段(H)。沉降段(M)呈圓臺狀，高度與其上端直徑的比值為1～10∶1，反應段N的內部設有分布板(5)。與現有技術相比，本實用新型專利技術能夠顯著降低氣固接觸時間，使高溫裂解后的低碳烯烴加速離開高溫反應區，降低焦炭和干氣產率，提高與工業數據相接近的評價數據。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及石油加工領域中用于催化劑性能評價以及原料油性質分析的一 種固定流化床反應器，特別是一種重油催化裂解制低碳烯烴試驗研究的固定流化床反應
技術介紹
以乙烯、丙烯為代表的低碳烯烴是化學工業的最基本原料，隨著石油化學工業的 快速發展，世界范圍內對低碳烯烴，特別是乙烯、丙烯的需求越來越旺盛。據預測，乙烯作為 石化行業的龍頭，到2010年世界生產能力將由2005年的117Mt增長到152Mt。而在我國， 2010年乙烯需求量可增長到29. 60Mt，丙烯則是規模僅次于乙烯的最重要的基本有機原料 之一，世界丙烯需求量年增長率達到12%左右。預計2010年丙烯產量可以達到8. 6Mt，而 丙烯表觀消費量將達到10.49Mt。所以說，乙烯、丙烯平衡存在很大缺口，大力發展以乙烯、 丙烯為主的低碳烯烴生產技術具有很重要的現實意義。目前，國內外多以天然氣或輕質石油餾分為原料，采用乙烯聯合裝置中蒸汽裂解 工藝生產低碳烯烴。在過去10 15年里，世界50%以上的乙烯是以石腦油為原料的裂解 裝置生產的，丙烯的生產則主要依靠蒸汽裂解和催化裂化的副產，全球丙烯產量中70%來 源于蒸汽裂解，28%來源于催化裂化和2%來源于丙烷脫氫等技術。在我國，催化裂化生產 的丙烯占總產量的比例為39%左右，而蒸汽裂解生產的丙烯占總產量的比例約為61%。由 于我國原油偏重，輕烴和石腦油資源貧乏，進一步發展蒸汽裂解將受到原料油供應的制約， 這將嚴重影響我國乙烯、丙烯工業的發展。因此有必要加大開發重質油裂解制取低碳烯烴 技術的力度和工業推廣的進程，以滿足國民經濟的快速增長對低碳烯烴的需求。因此，必須進行重質油裂解制取低碳烯烴標準評價設備儀器的研究，獲得與工業 裝置規律相接近的運行數據，建立能夠反應催化劑以及重質油活性規律的評價設備，提高 催化劑評價效率和評價準確度，為重質油裂解制取低碳烯烴催化劑以及工藝開發提供技術 支持。固定流化床是催化實驗室一個很重要的評價試驗裝置，其良好的操作彈性被廣泛 地應用于催化裂化試驗中。USP6, 069，012公布了一種改進型的固定流化床反應器，其結構如圖1所示。該反 應器的結構改進主要體現在以下兩個方面(1)采用了可改變噴嘴高度的進料套管，該套 管的內管用于輸送原料油，而套管用來輸送流化氣體；(2)在反應器底部位置增設流化氣 體噴嘴。上述結構方面的改進，使得該固定流化床可以通過調節進料噴嘴高度實現對反應 時間的調整。此外，在反應器底部位置增設流化氣體噴嘴可以改善催化劑的流化形態，但當 反應器床層線速較大時，催化劑床層會發生劇烈湍流和騰涌，催化劑被提升到反應器頂部， 偏離反應器的恒溫段，使反應溫度不能得到有效地控制。由于上述床層限速的限制，該反應 器只適用于常規條件評價催化劑以及原油性質，不適用于高溫下重質油裂解制取低碳烯烴的反應性能評價。CN2512495公布了一種用于催化裂化試驗研究的固定流化床反應器，如圖2所示。 該反應器自上而下分為沉降段、反應段和油劑初始接觸段。該固定流化床反應器內增設流 化介質分布板和篩孔板，這些改進措施進一步改善催化劑的流化狀態，同時原料油自上而 下進料方式提高對原料預熱溫度控制能力，對重質油催化裂化及苛刻的反應條件適應性有 所提高。但是，由于該反應上部仍采用空間較大的圓柱狀的沉降段，試驗過程中存在反應油 氣在該段停留時間過長易發生過裂化現象，生成大量的干氣，造成其結果與工業數據匹配 性較差，影響評價試驗的準確性。CN200720169455. 1公布了一種用于試驗研究的固定流化床反應器，如圖3所示。 該反應器自上而下分為沉降段、反應段和油劑初始接觸段三部分。該固定流化床呈圓臺狀 設計，在多產小分子烯烴體系中，反應產物在反應器上部高溫部位線速度加快，縮短反應中 間產物在催化劑稀相段的共存時間，在抑制小分子烯烴之間的縮聚反應方面有所提高。但 是，該反應器沉降段易發生過裂化現象，干氣及焦炭產率偏大，而且該反應器原料油從底部 進入，在直接向上噴射過程中與催化劑接觸易發生射流和溝流現象，尤其是高溫情況影響 更大，直接影響評價數據的重復性和準確性。CN200720090308. 5公布了一種固定流化床反應器，設有殼體，在殼體內，上部為圓 柱形的沉降段，下部為倒圓錐形的反應段，原料油與蒸汽進入管由進油管和環繞進油管的 外壁設置的外套管組成，進油管與外套管之間構成環形的蒸汽進汽通道，進油管和外套管 的底部設有霧化噴嘴，外套管的上部設有進汽管，在反應段內沿軸向至少設置2層隔柵板， 反應原料油與流化氣體從頂部進入，經過高溫預熱后與催化劑接觸，反應后的油氣通過頂 部的過濾器進入油氣分離系統。該反應器的頂部沉降區域容易形成死區，影響其分析評價 的準確性。
技術實現思路
本技術要解決的主要技術問題是針對目前重油高溫催化裂解制低碳烯烴試 驗研究的固定流化床反應器所存在的缺陷，提供一種用于試驗研究的固定流化床反應器。一種用于重油高溫催化裂解制低碳烯烴試驗研究的固定流化床反應器，其特征在 于反應器自上至下由沉降段M、反應段N和分散段H組成；反應器的頂部設有法蘭2，法蘭2 上設有加劑管1、熱電偶套管3、原料油與流化氣體管4以及反應油氣導出管8，均通入至反 應器內；沉降段M呈上小下大的正圓臺狀，高度與其上端直徑的比值最好為1 10 1;反 應段N和分散段H均呈上大下小的倒圓臺狀，兩段形成一個倒圓錐形，即反應段的上端最大 直徑與沉降段下端直徑相等，而其最小直徑與分散段上端最大直徑相等，反應段N高度與 其上端直徑的比值最好為1 10 1 ；反應段N中央設有強化分布板5，與器壁之間留有 空隙，空隙的距離最好為強化分布板5直徑的5 10%，強化分布板5的開孔率為60% 90% ；反應油與流化氣體管4垂直地穿過法蘭2和強化分布板5的中心，出口處設有噴嘴， 位于反應段N與分散段H之間；伸入至反應器內的反應油氣導出管入口處套有過濾器7，過 濾器7固定在法蘭上。強化分布板5上沿與反應器底部的垂直距離最好在分散段H底部上方10 20cm 處，強化分布板5與反應器壁的距離為強化分布板5直徑的5 10%，大于原料油與流化氣體管4的下端離反應器底部的垂直距離，并且小于熱電偶套管的下端離反應器底部的垂直距 離，強化分布板5的厚度為2 12mm，并且強化分布板5固定在原料油與流化氣體管4上。反應器的頂部設置法蘭2，法蘭可以包括上、下法蘭盤，以及位于上、下法蘭盤之間 的石墨密封墊片，其中，上法蘭盤加工成一定直徑的凹槽，凹槽內放置石墨密封墊片，通過 石墨密封墊片使它與下法蘭盤通過螺栓緊密地固定連接在一起。加劑管1，熱電偶套管3、反應油與流化氣體管4以及反應油氣導出管8均穿過并 且固定于上法蘭盤。熱電偶套管3與反應器中心軸線平行，垂直插入反應器內部，其底端最 好位于強化分 布板5的上端，與強化分布板保持一定的距離，優選為2 10cm。反應油氣導出管8設置為2 4組，均勻分布在法蘭上，每個過濾器7連接一個反 應油氣導出管8。過濾器7可以采用陶瓷或粉末冶金材料。圖4中所示反應器的具體操作過程如下1、評價反應前先通過加劑管1加載一定量的催化劑，催化劑主要聚集在反應器的 底部分散段。流化氣體可以采用空氣或水蒸汽，通過原料油與流化氣本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種重油催化裂解制低碳烯烴試驗研究的固定流化床反應器，其特征在于反應器自上至下由沉降段、反應段和分散段組成；反應器的頂部設有法蘭（２），法蘭（２）上設有加劑管（１）、熱電偶套管（３）、原料油與流化氣體管（４）以及反應油氣導出管（８），均通入至反應器內；沉降段呈上小下大的正圓臺狀；反應段和分散段均呈上大下小的倒圓臺狀，兩段形成一個倒圓錐形，即反應段的上端最大直徑與沉降段下端直徑相等，而其最小直徑與分散段上端最大直徑相等；反應段中央設有強化分布板（５），與器壁之間留有空隙，強化分布板（５）的開孔率為６０％～９０％；反應油與流化氣體管（４）垂直地穿過法蘭（２）和強化分布板（５）的中心，出口處設有噴嘴，位于反應段與分散段之間；伸入至反應器內的反應油氣導出管入口處套有過濾器（７），過濾器（７）固定在法蘭上。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：樊江濤，王智峰，高雄厚，張忠東，王寶杰，田愛珍，侯凱軍，婁來銀，王林，張愛群，顧國強，馬燕青，劉蘭華，
申請(專利權)人：中國石油天然氣股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：11